同济大学团队在 《Desalination》发表创新成果， 提出并验证了一种将"晶种诱导结晶"与"微气泡曝气"集成的协同策略 ，成功用于 真空膜蒸馏处理高盐废水时，对膜污染与膜润湿的双重高效控制。
技术核心：VMDC-MBA集成创新系统
本研究开发了一套集成的真空膜蒸馏-结晶系统 ，采用行恒科技的LF-1500微纳米气泡发生器，旨在解决高盐废水处理中膜污染（结垢）和膜润湿两大核心难题。系统创造性地将晶种诱导结晶 （在溶液中投加石膏晶种引导晶体生长）与微气泡曝气（MBA）技术相结合，以实现对结晶过程的精确引导和对膜表面的物理清洗。
实验系统示意图清晰地展示了VMD装置、结晶罐及微气泡发生单元的集成流程：
关键参数优化：晶种剂量的决定性作用
研究首先系统探究了石膏晶种投加量（0, 0.5, 1, 2 g/L）对处理饱和硫酸钙溶液的影响。结果表明，0.5 g/L为最佳晶种剂量。
- 过低剂量（0 g/L）：膜表面形成致密结晶层，导致通量严重衰减（J/J₀<0.3）。
- 最佳剂量（0.5 g/L） ：有效引导晶体在溶液中（体相）生长，膜表面污垢量减少近38%，且能维持高通量。
- 过高剂量（1-2 g/L）：过量晶种本身在膜表面沉积，反而加剧污染。
不同晶种剂量下膜通量衰减趋势及膜表面结垢形态对比：
集成工艺效能：时间节点的优化与控制
在处理更复杂的高盐模拟废水（TDS 75 g/L）时，研究进一步优化了晶种投加时机。在运行7小时后投加0.5 g/L晶种，效果最佳。此时，系统既能有效防止后期因浓度升高而加剧的结垢，又避免了过早投加可能带来的不必要沉积。
集成微气泡曝气（采用上海行恒科技有限公司的NANO-LF1500微气泡发生器 ）后，协同效应显著。与单独使用微气泡相比，集成工艺能进一步缓解通量下降，并将产水电导率成功稳定在50 μS/cm以下的低水平，表明膜润湿得到了根本性抑制，通量与电导率变化：
微观机理：从抑制沉积到改变结晶路径
扫描电镜（SEM）分析直观揭示了集成工艺的作用机理。
- 无晶种+无MBA ：膜表面覆盖致密、不规则的晶体层：
- 集成工艺后 ：膜表面仅存少量、分散的针状或棒状晶体，污垢层显著减少：
其核心机制在于，机理示意图：
- 晶种作用 ：提供异相成核位点，将容易在膜表面发生的表面结晶（导致润湿） ，转化为在溶液中发生的体相结晶。
- 微气泡作用 ：产生的气液两相流在膜表面形成高剪切力，冲刷并阻止晶体在膜上沉积与生长。
- 协同效应：微气泡还可能携带并输送溶液中形成的晶体，进一步降低其在膜表面附着的概率。
长期稳定性与工程潜力
经过三个批次（每批12小时）的重复性实验验证 ，集成工艺表现出优异的长期稳定性。在持续处理高盐废水过程中，产水水质（电导率）始终保持稳定，而对照组的膜润湿则随时间急剧恶化，三批次运行结果：
能耗分析显示，微气泡曝气单元的附加能耗很低，这使得该集成策略在经济上具备可行性。
结论与应用前景
本研究证实，将晶种诱导结晶与微气泡曝气技术集成，是控制膜蒸馏过程中无机结垢与膜润湿的一种高效、稳定且具有潜力的策略。它通过改变结晶路径和增强表面剪切，从源头上和物理上实现了双重控制。
该策略为高盐废水（如海水淡化浓盐水、工业零排放浓水）的膜法深度处理与资源化，提供了创新且实用的技术方案。
文献来源 : Desalination581 (2024) 117555.
源文献链接 : https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.117555
基金支持: 国家自然科学基金（No. 52170011）。
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